La più piccola unità di un elemento è chiamata atomo. Un atomo è il blocco fondamentale della materia e consiste in un nucleo circondato da elettroni. Il nucleo, situato al centro dell'atomo, contiene protoni carichi positivamente e neutroni senza carica, mentre gli elettroni carichi negativamente orbitano attorno al nucleo in vari livelli di energia o gusci.
Gli atomi sono incredibilmente piccoli; la loro dimensione è misurata in picometri (un trilionesimo di metro), rendendoli irraggiungibili ad occhio nudo. Ogni elemento nella tavola periodica è composto da atomi unici per quell'elemento, distinti principalmente dal numero di protoni nel loro nucleo, una caratteristica nota come numero atomico. Ad esempio, un atomo di idrogeno ha un protone, mentre un atomo di carbonio ha sei protoni.
Gli atomi possono combinarsi per formare molecole attraverso legami chimici. Una molecola si crea quando due o più atomi, legati tra loro, condividono elettroni sia attraverso legami covalenti che ionici. La struttura e il comportamento delle molecole dipendono dalla disposizione dei loro atomi costitutivi, il che gioca un ruolo importante nelle proprietà dei materiali.
Il concetto di atomi risale agli antichi filosofi greci, che teorizzavano su particelle indivisibili che compongono tutta la materia. Tuttavia, la comprensione moderna degli atomi è evoluta principalmente grazie al lavoro di scienziati del XIX e XX secolo come John Dalton, J.J. Thomson, Ernest Rutherford e Niels Bohr. Dalton propose per la prima volta la teoria atomica all'inizio del 1800, mentre la scoperta dell'elettrone da parte di Thomson e l'esperimento della foglia d'oro di Rutherford avanzarono ulteriormente la nostra comprensione della struttura atomica.
Gli atomi sono anche responsabili di vari fenomeni in chimica e fisica, come la radioattività, le configurazioni elettroniche e la formazione di composti chimici. Lo studio degli atomi e delle loro interazioni ha portato a progressi significativi nella tecnologia e nella medicina, dallo sviluppo dell'energia nucleare fino a importanti scoperte nella scienza dei materiali e nella formulazione di farmaci.